Cloro | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Apariencia | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
gas amarillo verdoso | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
línea espectral | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Generalidad | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nombre, símbolo, número atómico | cloro, Cl, 17 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Serie | halógenos | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grupo , período , bloque | 17 (VIIA) , 3 , pág . | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Densidad | 3.214 kg/m³ a273K _ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configuración electrónica | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Término espectroscópico | 2P o 3/2 _ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades atómicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Peso atomico | 35.453 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio atómico (calc.) | 100 p. m. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio covalente | 99 p. m. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio de Van der Waals | 175 horas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configuración electrónica | [Ne] 3s 2 3p 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
y - por nivel de energía | 2, 8, 7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estados de oxidación | ± 1 , 3,5,7 (ácido fuerte) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estructura cristalina | ortorrómbico | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades físicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estado de la materia | gas (no magnético) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
punto de fusión | 171,6 K (−101,5 °C ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punto de ebullición | 239,11 K (−34,1 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volumen molar | 17,39 × 10 −6 m³ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Entalpía de vaporización | 10,2 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Calor de fusión | 3.203 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Presión de vapor | 586 kPa por298K _ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Otras propiedades | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
número CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electronegatividad | 3.16 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Calor especifico | 480 J / (kg·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conductividad térmica | 0,0089 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energía de primera ionización | 1 251,2 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Segunda energía de ionización | 2 298 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tercera energía de ionización | 3 822 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energía de cuarta ionización | 5 158,6 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Quinta energía de ionización | 6 542 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energía de la sexta ionización | 9 362 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energía de la séptima ionización | 11 018 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Octava energía de ionización | 33 604 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Novena energía de ionización | 38 600 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Décima energía de ionización | 43 961 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Isótopos más estables | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
iso: isótopo NA: abundancia en la naturaleza TD: vida media DM: modo de decaimiento DE: energía de decaimiento en MeV DP: producto de decaimiento |
El cloro (del griego χλωρός , chloròs , "verde, verde" [1] ) es el elemento químico de la tabla periódica con número atómico 17 y símbolo Cl . Forma parte del grupo de los halógenos , ubicado en el grupo 17 de la tabla periódica . El cloro gaseoso es de color verde amarillento, dos veces y media más denso que el aire y tiene un olor sofocante extremadamente desagradable y es muy venenoso . En condiciones estándar y en un amplio rango de temperaturas y presiones, el cloro gaseoso consta de una molécula diatómica de Cl 2 ( número CAS ). Es un poderoso agente oxidante , blanqueador y desinfectante . En forma de anión cloruro Cl - es un componente de la sal común de mesa (o cloruro de sodio) y muchos otros compuestos, es muy abundante en la naturaleza y necesario para casi todas las formas de vida, incluido el organismo humano (la sangre de hecho contiene una buena cantidad de anión cloruro ).
El átomo de cloro tiene la distinción de tener la mayor afinidad electrónica en el sistema periódico (3,61 eV ), [2] seguido por el del flúor (3,40 eV). [3]
El compuesto más común de cloro, el cloruro de sodio, se conoce desde la antigüedad, los arqueólogos han descubierto que la sal se usaba ya en el año 3000 aC
El ácido clorhídrico ya se conocía en el año 800 dC por el alquimista Jābir ibn Hayyān .
Una mezcla de ácido clorhídrico y ácido nítrico , llamada " aqua regia ", fue descubierta en el año 1400 dC y se utilizó para disolver el oro, que sin embargo es inatacable por estos dos ácidos tomados individualmente. El agua regia recibe este nombre por su propiedad de disolver los metales más "nobles".
El cloro fue descubierto en 1774 por Carl Wilhelm Scheele , quien creía erróneamente que era un compuesto de oxígeno . Fue bautizado cloro como elemento químico en 1810 por Humphry Davy , quien finalmente lo reconoció como tal. Anteriormente también se le llamaba "espíritu de sal".
En la naturaleza, el cloro solo se encuentra combinado en forma de ion cloruro . Los cloruros constituyen la mayor parte de todas las sales disueltas en los mares y océanos de la Tierra ; de hecho, el 1,9% de la masa de todos los océanos se debe a los iones de cloruro. Concentraciones aún más altas de cloruro se encuentran en el Mar Muerto y en depósitos subterráneos.
La mayoría de los cloruros son solubles en agua, por lo que los cloruros en estado sólido se encuentran solo en las regiones más secas o en depósitos subterráneos profundos. Los minerales comunes del cloro son la sal de roca o halita ( cloruro de sodio ), la silvita ( cloruro de potasio ) y la carnalita (cloruro de potasio y magnesio hexahidratado).
Industrialmente, el cloro elemental generalmente se produce por electrólisis de cloruro de sodio disuelto en agua. Junto con el cloro, el proceso también genera hidrógeno e hidróxido de sodio , según la ecuación química
2 NaCl + 2 H 2 O → Cl 2 + H 2 + 2 NaOHEl cloro se produce por electrólisis de soluciones de cloruro de sodio , [4] también llamadas salmueras . A nivel industrial, la electrólisis se realiza principalmente según tres procesos.
Este es el primer método utilizado para la producción industrial. La celda electrolítica consta de un ánodo de titanio y un cátodo de mercurio . El cloro gaseoso se desarrolla en el ánodo; en el cátodo, el sodio forma una amalgama con el mercurio: la amalgama se trata luego con agua para regenerar el mercurio y convertir el sodio metálico en hidróxido de sodio e hidrógeno gaseoso. Esta metodología ahora se considera altamente contaminante debido al mercurio que tiende a dispersarse en el medio ambiente, por lo que todas las plantas que la utilizan en Italia han sido puestas fuera de servicio o están siendo desmanteladas y/o convertidas a tecnología de membrana.
Se coloca un tabique de asbesto sobre el cátodo, que consiste en una rejilla de hierro . De esta forma, el cloro que se forma se mantiene separado del resto de la salmuera, que se enriquece con hidróxido de sodio.
Es un proceso más cómodo que el anterior, aunque se diluya el hidróxido de sodio obtenido. También tiene un alto contenido residual de cloruro de sodio, lo que requiere un tratamiento costoso para la separación por evaporación. Se considera una tecnología obsoleta, también por el cese del uso del amianto , que se sustituye por otros materiales fibrosos.
La celda electrolítica está dividida en dos secciones por una membrana semipermeable con iones de cloruro; la salmuera está en la sección del ánodo, el agua destilada en la sección del cátodo . La eficiencia energética es similar a la de las celdas de diafragma, con la ventaja de obtener hidróxido de sodio de alta pureza. Esta tecnología ahora se considera el estado del arte y no presenta problemas de contaminación. Entre los líderes mundiales en la construcción de celdas de membrana se encuentra la italiana De Nora SpA
En Italia, una planta que opera con esta tecnología es la planta de Eni Rewind (ex Syndial) en Assemini (Cagliari).
El cloro es un importante agente químico utilizado en la purificación del agua , desinfectantes , como blanqueador ; fue una de las primeras armas químicas utilizadas a gran escala, en forma gaseosa. También se utiliza en la fabricación de muchos objetos cotidianos, como papel, antisépticos, colorantes, alimentos, insecticidas, pinturas, derivados del petróleo, plásticos, medicamentos, tejidos, disolventes. Se utiliza como bactericida ( ácido hipocloroso HClO, hipoclorito de sodio NaClO, clorito de sodio NaClO 2 ) en agua potable y piscinas. Incluso los pequeños depósitos de agua potable suelen tratarse con esta sustancia.
La química orgánica explota ampliamente este elemento como oxidante y para reemplazar los átomos de hidrógeno en las moléculas, como en la producción de caucho sintético ; de hecho, el cloro a menudo confiere muchas propiedades útiles a los compuestos orgánicos con los que se combina. Otros usos son la producción de cloratos , cloroformo , tetracloruro de carbono y en la extracción de bromo .
El cloro fue el primer elemento químico que se utilizó en forma orgánica en los detectores de neutrinos solares . En forma de compuestos como el tetracloruro de carbono , el tricloroetileno , la solución acuosa saturada de cloruro de galio se utiliza para el estudio de los "neutrinos electrónicos solares". De hecho, se ha visto que el átomo de cloro, al chocar con un neutrino, se transforma en argón ( gas ) y emite un electrón . Este electrón es detectado por fotomultiplicadores y se estudia su energía, dirección, etc. para obtener información de él.
Es posible que la cantidad de argón presente en la atmósfera (en la que se presenta como un "gas raro", o de baja concentración) se haya formado en épocas prehistóricas por la acción del bombardeo de neutrinos solares del cloro presente en las aguas de los océanos o emitidos por erupciones volcánicas . Todavía no hay evidencia de que los otros gases nobles puedan derivar del bombardeo neutrínico de los halógenos que les preceden en la tabla periódica ( neón del flúor , criptón del bromo y finalmente xenón del yodo ).
La masa atómica del cloro es 35,4527. Los dos principales isótopos estables del cloro, 35 Cl (75,77 %) y 37 Cl (24,23 %), están respectivamente en la proporción 3:1 y dan al cloro un peso atómico aparente de 35,5. Se conocen 12 isótopos de cloro, con números másicos que van de 32 a 40. El isótopo radiactivo 36 Cl es el que tiene la vida media máxima (~ 3 × 10 5 años).
nucleido | Abundancia | Masa | Girar | Media vida | Decadencia |
---|---|---|---|---|---|
32cl _ | - | 31.9857 | 1 | 298ms | ε |
33cl _ | - | 32.9775 | 3/2 | 2,51 segundos | ε |
34cl _ | - | 33.9738 | 0 | 1,53 s | ε |
35cl _ | 75.77 | 34.9689 | 3/2 | - | - |
36cl _ | - | 35.9683 | 2 | 301 000 años | ε / β + (2%), β - |
37cl _ | 24.23 | 36.9659 | 3/2 | - | - |
38cl _ | - | 37.9680 | 2 | 37,2 minutos | β- _ |
39cl _ | - | 38.9680 | 3/2 | 55,6 minutos | β- _ |
40cl _ | - | 39.9704 | 2 | 1,38 minutos | β- _ |
41cl _ | - | 40.9707 | margen sin | 34s | β- _ |
42cl _ | - | 41.9732 | margen sin | 6,8 s | β- _ |
43cl _ | - | 42.9742 | margen sin | 3,3 s | β- _ |
Solo se encuentran tres isótopos de cloro en la naturaleza: el 35 Cl estable (75,77 %) y el 37 Cl (24,23 %) y el 36 Cl radiactivo , que representa aproximadamente el 7 × 10 −15 % del cloro total. En la atmósfera , el 36 Cl se produce por reacción entre el 36 Ar y los rayos cósmicos; a nivel del suelo, 36 Cl se produce por captura de neutrones de 35 Cl o por captura de muones de 40 Ca. El 36 Cl se desintegra en 36 S y 36 Ar con una vida media de aproximadamente 308.000 años. Una vida media tan larga hace que este isótopo sea útil para la datación geológica de artefactos de entre 60.000 y 1 millón de años.
También se formaron grandes cantidades de 36 Cl por la irradiación de aguas marinas durante las explosiones nucleares realizadas en la atmósfera en los años entre 1952 y 1958 . El 36 Cl permanece en la atmósfera durante aproximadamente una semana, por lo que el contenido de 36 Cl en suelos y aguas es útil para datar hallazgos recientes, hasta 50 años. El 36 Cl también se utiliza en otras aplicaciones, como la datación de hielos y sedimentos.
El cloro puede asumir los estados de oxidación −1, +1, +3, +5 o +7 correspondientes a los aniones Cl - (cloruro), ClO - (hipoclorito), ClO-2(clorito), ClO-3(clorato), o ClO-4(perclorato).
número de oxidación | −1 | +1 | +3 | +5 | +7 |
---|---|---|---|---|---|
anión | cloruro | hipoclorito | clorito | clorato | perclorato |
fórmula | cl- _ | ClO- _ | Cl O-2 | Cl O-3 | Cl O-4 |
estructura |
Los compuestos de cloro utilizados son muchos: las familias más conocidas son los cloruros , los hipocloritos , los cloratos , los percloratos en el campo inorgánico, las cloraminas y todos los halogenuros orgánicos en el campo orgánico.
Símbolos de peligro químico | |
---|---|
peligro | |
frases H | 270 - 280 - 330 - 315 - 319 - 335 - 400 - EUH071 |
Frases R | R 23-36 / 37 / 38-50 |
consejo pag | 260 - 220 - 280 - 244 - 273 - 304 + 340 - 305 + 351 + 338 - 332 + 313 - 370 + 376 - 302 + 352 - 315 - 405 - 403 [5] |
Frases S | S 1 / 2-9-45-61 [6] |
Los productos químicos deben manipularse con precaución. | |
Advertencias |
El cloro irrita el sistema respiratorio, especialmente en niños y ancianos. En estado gaseoso irrita las mucosas , y en estado líquido provoca quemaduras en la piel. La presencia de cloro es detectable electrónicamente a una concentración de 0,2 ppm mientras que el olor a cloro se percibe a concentraciones de 3,0-3,5 ppm, pero la concentración letal es de unas 1000 ppm o más (el cloro se utilizó para esto en la Primera Guerra Mundial como un arma química ). Por lo tanto, la exposición a este gas no debe superar concentraciones de 0,5 ppm ( TLV-TWA , tiempo medio de 8 horas durante 40 horas por semana).
La exposición crónica a dosis no letales de cloro también puede causar molestias: 30 ppm pueden causar irritación en los ojos, incluso daños significativos en el sistema respiratorio y náuseas, mientras que 60 ppm pueden causar daños a largo plazo, como edema pulmonar . La exposición crónica a niveles bajos de cloro debilita los pulmones debido a sus efectos corrosivos, haciéndolos vulnerables a otras enfermedades.
Los experimentos realizados en ratas muestran que 293 ppm de Cl 2 provocan la muerte del 50% de los cobayos. [7]
En el hogar, el cloro se desarrolla cuando el hipoclorito de sodio (o lejía) se mezcla con ácido muriático . Por contacto entre la lejía y la orina ( urea ), el amoníaco u otros productos blanqueadores, se pueden producir vapores tóxicos que contengan cloro gaseoso o tricloruro de nitrógeno .